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Frequenzteilerschaltung, insbesondere für Impulsempfang bei Fernmeß-
und Fernzählanlagen Bei Fernmeßanordnungen, die nach dem Impulshäufigkeitsverfahren
arbeiten, wird in der Regel eine Impulszahl angewandt, die sich mit dem Meßwert
in der Größe zwischen o und etwa io Hz ändert. Um diese Impulshäufigkeit an der
Empfangsstelle aufzunbhmen, sind mechanische und elektrische Empfangsanordnungen
bzw. -schaltungen verschiedener Art bekannt, die den einwandfreien Empfang der Impulse
gewährleisten. In manchen Fällen soll aber nicht nur der in dieser Weise übertragene
Augenblickswert, z. B. die Leistung eines Wechselstroms an der Empfangsstelle, gemessen
werden, sondern darüber hinaus ist mitunter die genaue Erfassung des Zeitintegrals,
also beispielsweise der elektrischen Arbeit, von Bedeutung. Man könnte die vom Geber
fortlaufend ausgesandten Impulse zu diesem Zweck einem Zählwerk zuleiten, das die
Summation durchführt. Solche Zählwerke arbeiten aber bei einer Impulsfrequenz von
io Hz nicht mehr zuverlässig. Außerdem ist dann der Materialverschleiß bereits erheblich,
und schließlich verursacht das Zählwerk bei derartigen Impulsfrequenzen bereits
ein merkliches Geräusch, das störend wirkt zumal solche Geräte häufig in der sonst
vollkommen ruhigen Lastverteilerstelle untergebracht sind.
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Die Erfindung betrifft eine Frequenzteilerschaltung, insbesondere
für Impulsempfang, bei Fernmeß- und Fernzählanlagen mit abwechselnd aus positiven
und negativen oder getrennt geführten geradzahligen und ungeradzahligen Impulsen
gleicher Polarität bestehender Impulsfolge. Erfindungsgemäß erfolgt die Frequenzteilung
in mehreren Stufen, von denen jede die Frequenz auf die Hälfte herabsetzt, wobei
eine derartige
Stufe zwei polarisierte Relais mit unbestimmter
Ruhelage und je zwei gegensinnig geschalteten Wicklungen enthält. Dabei werden
dem einen Relais nur die positiven bzw. geradzahligen und dem anderen nur die negativen
bzw. ungeradzahligen Impulse zugeführt, und der Kontakt des einen Relais schaltet
je-
weils die Wicklung des andern Relais um. Zweckmäßig wird bei der angenommenen
Größe der Impulsfrequenz eine Frequenzuntersetzung im Verhältnis i : 8 vorgenommen,
d. h. von einem Zählwerk sind für je zehn Impulse der Übertragungsfrequenz
1,25 Impulse aufzunehmen. Da die Impulsfrequenz io Hz nach der getroffenen Annahme
dem größtmöglichen Augenblickswert entspricht und daher kaum überschritten wird,
kann das Zählwerk der untersetzten Frequenz leicht folgen, so daß keine Impulse
für die Zählung verlorengehen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt die Fig. i eine Schaltung der Frequenzteilung im Verhältnis
i : 8. Die Fig. 2 zeigt ein aus Gründen der Verständlichkeit vereinfachtes
Schaltbild, das nur die erste Frequenzteilerstufe und das Zählrelais enthält. In
der Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm iieser vereinfachten Schaltung dargestellt,
das zur Erläuterung der Schaltvorgänge dient.
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In Fig. i bezeichnet i den Wechselkontakt eines nicht dargestellten
Impulsempfangsrelais. Dieser Kontakt ändert bei jedem ankommenden Impuls seine Stellung
und legt dadurch abwechselnd positives bzw. negatives Potential an den Punkt
A der nachfolgenden Frequenzteilerschaltung. Die nicht bezeichneten Widerstände
im Eingang der Schaltung stellen einen Spannungsteiler dar, durch den dafür gesorgt
wird, daß ein weiterer Punkt B im Eingang der Frequenzteilerschaltung ständig das
Potential Null hat. Die Frequenzteilerschaltung selbst enthält Relais R, bis R6
mit den dazugehörenden Wechselkontakten r, bis r, jedes Relais hat zwei Wicklungen,
die von den gezeichneten Wechselkontakten abwechselnd erregt werden. Dabei werden
polarisierte Relais mit unbestimmter Ruhelage verwendet. Es handelt sich in der
praktischen Ausführung um polarisierte, neutral justierte Telegrafenrelais, die
bei Erregung einer der beiden Wicklungen den Kontakt umlegen und in der neuen Stellung
solange belassen, bis eine eventuell nur kurzzeitige Erregung der Gegenwicklung
erfolgt. Die Schaltung enthält ferner zwei Gleichrichter G, und
G, sowie im Ausgang ein Relais R7, das dazu dient, die untersetzte Frequenz
irgendeiner Empfangsschaltung, einem Zählwerk od. dgl., zuzuleiten. Die Relais sind
unter Benutzung ihrer Kontakte untereinander schaltungsmäßig so verbunden, daß je
zwei Relais sich während der positiven bzw. der negativen Halbwelle der Steuerspannung
gegenseitig zu- und abschalten.
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In Fig. 2 ist die vereinfachte Schaltung. mit nur einer Frequenzteilerstufe,
d. h. mit den beiden Relais Rl, R, und den ihnen vorgeschalteten Gleichrichtern
G" G, dargestellt. Durch den Wechselkontakt i des Impulsempfangsrelais
wird dafür gesorgt, daß der Punkt A abwechselnd positives und negatives Potential
führt, während der Punkt B ständig das Potential Null hat. Der Kontakt i wechselt
seine Stellung jedesmal dann, wenn ein Impuls empfangen wird; d. h. der Polaritätswechsel
am Schaltungspunkt A erfolgt mit derselben Häufigkeit, die die ankommende
Impulsfrequenz besitzt.
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In der dazugehörigen Fig. 3 ist nun angedeutet, zu welchen
Zeiten die Relais Rl, R, erregt sind und zu welchen Zeiten sie ihre Kontakte
r, bzw. r, nach links oder rechts umlegen. Schließlich ist eingetragen, zu welchen
Zeiten das Relais R 7 im Ausgang der Frequenzteilerschaltung einen Impuls
erhält. Die Zeiten sind mit t, bis t, bezeichnet.
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Zur Erläuterung der Wirküngsweise wird angenommen, daß im Zeitpunkt
t, im Punkt A positives Potential auftritt und daß im gleichen Augenblick
der Kontakt r, bereits in der linken Stellung liegt. Demzufolge verläuft ein Stromkreis
vom Punkt A über den Kontakt r, die linke Wicklung des Relais R, und
den Gleichrichter G, nach Null. Das Relais R, spricht an '
und legt
seinen Kontakt r, nach rechts um. Trotzdem kann das Relais R, noch nicht ansprechen,
weil der GleichrichterG, für die im Schaltungspunkt A jetzt vorhandene Polarität
nicht durchlässig ist. Erst wenn im Zeitpunkt t. der Impulsempfangskontakt wieder
umlegt und infolgedessen im Punkt A negatives Potential auftritt, spricht
das Relais R, über den bereits in der rechten Stellung liegenden Kontakt r2 an und
legt seinen Kontakt -rl nach rechts um. Dadurch sowie durch den Polaritätswechsel
wird das Relais R2 abgeschaltet. Sein Kontakt r, bleibt jedoch, da es sich um ein
neutrales Relais handelt, vorerst noch in der rechten Stellung liegen. Ein Impuls
für das Relais R, kommt, obwohl der Kontakt r, im Zeitpunkt t, nach rechts umgelegt
wurde, noch nicht zustande, weil der Gleichrichter G, wegen des negativen
Potentials im Punkt A den Stromdurchgang sperrt. Erst wenn im Zeitpunkt t3
im Punkt A wieder positives Potential auftritt, kommt ein Stromkreis über
den bereits in der rechten Stellung liegenden Kontakt 7" das Relais R7, die rechte
Wicklung des Relais R, und den Gleichrichter G2 zustande. Das Relais R7 spricht
an und gibt einen Impuls auf das nicht dargestellte Zählwerk oder die sonstige Empfangseinrichtung
weiter. Das Relais R, spricht in diesem Stromkreis erneut an und legt jetzt seinen
Kontakt r2 von der rechten Stellung in die linke gezeichnete Stellung zurück. Das
Relais R7 bleibt so lange angesprochen, bis bei der Fortsetzung der Vorgänge der
Relaiskontakt r, wieder in die linke Stellung zurückgelegt wird. Das Spiel wiederholt
sich in der beschriebenen Weise, und das Relais R7 spricht, wie sich aus dieser
Überlegung ergibt, unter dem Einfluß der ersten Stufe der Frequenzteilerschaltung
zwischen den Zeiten t,7t4, t.-t" usw. an, d. h. immer dann, wenn der Kontakt
Y., bereits in der rechten Stellung liegt und der Kontakt r, seine Stellung ändert.
Wenn man berücksichtigt, daß jedes aufeinanderfolgende Auftreten positiver und negativer
Polarität im PunktA einem empfangenen Impuls entspricht, so zeigt sich an Hand dieser
Überlegung, daß das Relais R7 im Ausgang nur noch mit der halben Impulsfrequenz
arbeitet.
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Wendet man die gleiche Schaltung mehrmals an, wie dies in Fig. i geschehen
ist, so gelingt es, von einer
Stufe zur anderen eine Halbierung
der Freqpenz zu erreichen, so daß das am Ausgang der letzten Stufe angeordnete Relais
R, mit einer Frequenz arbeitet, die entsprechend der Stufenzahl niedriger ist als
die am Eingang der Schaltung auftretende empfangene Impulsfrequenz.
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Durch das erste Relaispaar wird also die ankommende Impulsfrequenz,
die den Betrag f hat, halbiert und eine Frequenz von der Größe
f12 hergestellt. Diese wird durch ein weiteres Relaispaar R, R4 in der gleichen
Weise nochmals geteilt, so daß die Kontakte dieser Relais mit einer Frequenz f14
betätigt werden. Durch nochmalige Einführung eines Relaispaares R", R, wird in der
gleichen Weise eine Frequenz f / 8 erreicht. Zur Weiterleitung an
die Zählvorrichtung dient in diesem Fall ein besonderes Relais R 7, das mit
dem letzten Relais R, in Reihe geschaltet ist und gleichzeitig mit diesem anspricht.
Besonders hervorzuheben ist, daß die Relaiskontakte jeweils in stromlosern Zustand
geschaltet werden, so daß eine Kontaktabnutzung nicht auftreten kann und die Schaltung
aus diesem Grunde außerordentlich betriebssicher ist.
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Bezüglich der verwendeten Gleichrichter G, und G2
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ihrer Wirkung innerhalb der Frequenzteilerschaltung ist folgendes zu bemerken: In
der ersten Stufe mit dem Relais R" R, wird mittels des Impulskontaktesi abwechselnd
eine positive bzw. negative Polarität angelegt, und die notwendige Auswahl des jeweils
zum Ansprechen vorgesehenen Relais wird durch die GleichrichterG,. und
G, getroffen. In der zweiten und allen weiteren Stufen ist dies nicht mehr
notwendig, da allen diesen Stufen der Kontakt r, vorgeschaltet ist, der seine Stellung
immer gleichzeitig mit dem Auftreten be stimmter Polaritäten am Punkt,4 ändert und
dadurch von vornherein die Stromrichtung für alle weiteren Stufen festlegt.
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Dieselbe Schaltungsmöglichkeit besteht auch für die erste Stufe, wenn
man die im Punkt 4 vereinigte Zuleitung zu den Kontakten r,., r2 auftrennt und diese
Zuleitungen mittels eines Wechselkontakts in rhythmischer Aufeinanderfolge an positives
und negatives Potential legt, ähnlich wie dies mittels des Kontakts r, für die zweite
und dritte Stufe geschieht. Diese Ab-
änderung erfordert einen mit der Frequenz
f betätigten Umschaltkontakt, mit dem dann an Stelle der Gleichrichter
G, G2 ein Gleichstrom abwechselnd durch die beiden Zweige der Relais
RI, R2 geleitet wird. Die Wirkungsweise ist im übrigen dieselbe, wie oben beschrieben.